CD-Labor für Chemische Analyse von Materialen aus industriellen Prozessen und Anwendungen

Dieses CD-Labor erarbeitet neue bzw. individuell angepasste Methoden zur Charakterisierung von modernen Hochleistungsmaterialen, mit dem Ziel ein umfassendes Detailverständnis für die Entwicklung und Herstellung, aber auch Alterung dieser Materialien aufzubauen. Somit wird es möglich, die erforderlichen Eigenschaften für die jeweiligen industriellen Anwendungsgebiete gezielt zu optimieren.

In verschiedensten Bereichen von globalem Interesse wie Energiegewinnung, Mobilität oder Infrastruktur wird das große Zukunftsthema Nachhaltigkeit immer wichtiger: Um Klimawandel, Umweltverschmutzung und steigendem Energieverbrauch entgegenzuwirken, arbeiten Forschung und Industrie auf innovative, „grünere“ Methoden und Technologien hin: Für deren tatsächliche Ermöglichung sind aber Hochleistungsmaterialien mit speziellen Eigenschaften unerlässlich.

Die besondere Herausforderung dabei: Die mechanischen, physikalischen und chemischen Eigenschaften von Hochleistungsmaterialien wie Legierungen, Keramiken, synthetischen Polymeren oder Verbundwerkstoffen sind eng mit ihrer jeweiligen Zusammensetzung verknüpft. Um diese an die jeweilige Anwendung anzupassen werden einerseits Additive hinzugefügt, gleichzeitig müssen störende Verunreinigungen vermieden werden.

In diesem Zusammenhang ist es von großer Wichtigkeit, sowohl den Gehalt als auch die Verteilung der zugesetzten Additive bzw. der unerwünschten Kontaminationen zu kontrollieren. Mit etablierten Analyse-Techniken können diese Fragen nur unzureichend beantwortet werden, weshalb im Rahmen dieses CD-Labors neue bzw. speziell optimierte Methoden entwickelt werden sollen, welche eine direkte aber auch schnelle Untersuchung der festen Proben mit ausreichender Empfindlichkeit und räumlicher Auflösung erlauben.

Darüber hinaus sollen innovative Stresstests und sogenannte Bewitterungs-Methoden erarbeitet werden, welche eine Alterung der Materialien unter definierten, praxisnahen Bedingungen ermöglichen: In kurzer Zeit kann so überprüft werden, wie jene Materialien über einen langen Zeitraum hinweg auf Umwelt- und Witterungseinflüsse reagieren würden. Verständnis über die durch Korrosions- oder Migrations-Prozesse verursachten Änderungen in der chemischen Zusammensetzung, und den damit einhergehenden Änderungen in den Eigenschaften, soll die Entwicklung von geeigneten Gegenmaßnahmen unterstützen und damit die Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Hochleistungsmaterialien steigern.

Basierend auf dem gewonnenen Wissen aus chemischer Analytik, Bewitterungs-Versuchen und Stresstests kann das Zusammenspiel zwischen Materialeigenschaften und der chemischen Zusammensetzung umfassend untersucht werden. Insbesondere soll ein besseres Verständnis über die Rolle von Dotierungen (bei denen Fremdatome in Halbleiterstrukturen „eingebaut“ werden), Additiven und Kontaminationen auf die Verarbeitbarkeit und Zuverlässigkeit der Materialien erzielt werden. Somit leistet das CD-Labor einen entscheidenden Beitrag zur Steigerung von Effizienz und Nachhaltigkeit in unterschiedlichsten Industriefeldern wie Energie, Mobilität und Infrastruktur, von der letztendlich alle Nutzer*innen profitieren werden.